AI 데이터센터 - CPO/NPO용 초고출력(UHP) 레이저 기술 Part.3

https://www.viksnewsletter.com/p/lasers-for-cponpo-part-3-master-oscillator

2026.9.8
[Lasers for CPO/NPO: Part 3 – Master Oscillator, Power Amplifier]

이 자료는 차세대 데이터센터의 공동 패키징 광학(CPO) 기술에 필수적인 초고출력(UHP) 레이저 구현 방식을 심도 있게 분석합니다. 저자 Vikram Sekar는 단일 캐비티 레이저의 한계를 극복하기 위한 대안으로, 저출력 시드 레이저인 마스터 오실레이터(MO)와 광증폭기인 파워 앰플리파이어(PA)를 결합한 MOPA 구조를 핵심 테마로 제시합니다. 본문은 기존의 크고 복잡한 이산형 MOPA 시스템을 하나의 인듐 인화물(InP) 기판 위에 소형화하여 통합하는 기술적 과제와 신뢰성 문제를 다룹니다. 결과적으로 이 텍스트는 
Lumentum과 같은 주요 기업의 기술적 해자와 비교하여, 반도체 광증폭기(SOA)를 활용한 방식이 어떻게 고출력 광원의 스펙트럼 품질과 생산 수율을 최적화할 수 있는지 그 전략적 가치를 설명하는 데 목적이 있습니다.

 

 

CPO용 초고출력(UHP) 레이저에 대한 시장의 불확실성과 오해가 만연해 있으며, 이 분야의 선두 업체가 누구인지에 대한 논란도 끊이지 않습니다. UHP 레이저에 대해 문의해 본 사람들은 모두 루멘텀(Lumentum)이 선두라고 입을 모아 말하지만, UHP 레이저 제작의 기술적 난제, 루멘텀의 강점(존재한다면), 그리고 경쟁업체의 진입을 막는 진정한 경쟁 장벽이 무엇인지에 대해 자세히 설명할 수 있는 사람은 드뭅니다.

MOPA 컨셉

 

아이디어는 간단합니다. 이전 글에서 논의했던 것처럼 공간적 홀 번닝이나 광학적 손상과 같은 문제에 취약한 단일 공진기 고출력 레이저를 만드는 대신, 저출력 시드 레이저를 사용하고 그 뒤에 출력 증폭기를 연결하여 출력을 높이는 것입니다.

예시: MOPA UHP 레이저는 MO를 약 100mW로 구동하고 PA를 통해 해당 출력을 4배, 즉 6dB 증폭하여 총 약 400mW의 출력을 생성할 수 있습니다.

MOPA 증폭기 개념은 정밀 절단, 라이다 및 의료 영상 분야에서 널리 사용되어 왔기 때문에 새로운 것은 아닙니다. 이러한 시스템은 분리형 레이저 및 증폭기 부품과 함께 아이솔레이터, 초점 렌즈 및 거울을 사용합니다. 아이솔레이터는 PA 입력에서 반사된 빛이 MO의 작동에 영향을 미치는 것을 방지하는 역할을 합니다 . 이는 통합형 MOPA 레이저를 논의할 때 중요한 부분입니다. 에르븀이나 이터븀과 같은 희토류 원소가 도핑된 광섬유가 전력 증폭을 수행하며, 이 광섬유 자체도 레이저 펌핑을 통해 빛을 증폭해야 합니다. 거울과 렌즈는 시스템 전체에 걸쳐 빛을 유도합니다.